Alexander Zeißler, Sabine Leischner, Anita Blasl, Jürgen Stamm, Rocco Zimmermann, Ulf Helbig, Márcio Roth, Gabriela Nande

• Die Verkehrsinfrastruktur der Bundesrepublik hat eine essenzielle Bedeutung für den Wirtschaftsstandort Deutschland. Im Besonderen gilt dies für die Straßeninfrastruktur. Der Erhalt sowie der Ausbau des Straßennetzes, vor allem der Bundesfernstraßen, wird in den kommenden Jahren die Bundesrepublik Deutschland vor enorme Herausforderungen stellen, insbesondere vor dem Hintergrund zunehmender wetterbedingter Naturkatastrophen infolge von Starkregen und Sturzfluten, Überschwemmungen, Dürren und Hitze sowie Stürmen. Die Schadensanfälligkeit der Verkehrsinfrastruktur infolge von Starkregen- und Hochwasserereignissen ist von zahlreichen baulichen Parametern der Straße wie auch der Straßenausstattung und den damit verbundenen Inhomogenitäten der verwendeten Materialien und Bauweisen sowie der Art der Hochwassereinwirkung und der Gestaltung des umliegenden Geländes abhängig. Aus dem Zusammenwirken der unterschiedlichen Einflussgrößen resultieren unterschiedliche Ursache-Wirkungs-Mechanismen und somit auch unterschiedliche Gefährdungspotentiale. Um besonders risikobasierte Straßen, Gebiete und Regionen zu identifizieren, müssen somit vorab Ursache-Wirkungs-Mechanismen grundsätzlich verstanden werden. Dies ist außerdem essentielle Voraussetzung, um bestehende und künftige Verkehrsinfrastruktur an bestehende und künftige Herausforderungen hinsichtlich Klimawandel und Extremwetterereignisse anzupassen und geeignete Maßnahmen und Handlungsempfehlungen für eine klimaresiliente Verkehrsinfrastruktur bereitzustellen. Um der Notwendigkeit gerecht zu werden, eine klimaresiliente Verkehrsinfrastruktur zu gewährleisten, hat sich das Forschungsvorhaben zunächst zum Ziel gesetzt, Schäden, die infolge der Hochwasserkatastrophe im Juli 2021 an Bundesfernstraßen in Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz entstanden sind, zu analysieren und erste Handlungsempfehlungen für klimaadaptierte Bauweisen bereitzustellen. Hierfür erfolgte zunächst eine Sammlung und Sichtung verfügbarer Unterlagen zu festgestellten Schäden, wie Berichte, Bilder oder Ähnliches. Im Weiteren wurden die einzelnen Schäden dokumentiert und klassifiziert, bevor im Anschluss fünf unterschiedlich klassifizierte Schadensfälle für eine differenzierte Analyse und Bewertung in Absprache mit dem Auftragnehmer ausgewählt wurden. Die Datengrundlage für die fünf Schadensfälle wurde anschließend durch Umfeld- und Ereignisdaten ergänzt. Unter Einbeziehung aller verfügbaren Informationen wurden nachfolgend Finite-Volumen- und Finite-Elemente-Modelle erstellt, um hydronumerische und strukturmechanische Berechnungen für verschiedene Belastungsszenarien durchzuführen. Auf Grundlage der verfügbaren Daten und der Ergebnisse der numerischen Berechnungen konnten für die fünf differenziert betrachteten Schadensfälle Ursache-Wirkungs-Mechanismen abgeleitet werden. Abschließend wurden Handlungsempfehlungen und Maßnahmen zur Gewährleistung einer klimaresilienten Verkehrsinfrastruktur bereitgestellt und diskutiert.
• Germany's transport infrastructure is of vital importance to the country's economy. This applies in particular to the road infrastructure. The maintenance and expansion of the road network, especially the federal roads, will confront the Federal Republic of Germany with enormous challenges in the coming years. Especially the increasing weather related natural disasters as a result of heavy rainfall and flash floods, floods, droughts, heat and storms are concerning. The susceptibility of traffic infrastructure to damage by heavy rainfall and flooding events depends on numerous structural parameters of the road as well as its equipment and the associated inhomogeneities of the materials and construction methods used as well as the type of flood impact and the design of the surrounding terrain. The interaction of various influencing factors leads to distinct cause-and-effect mechanisms, resulting in varying hazard potentials. In order to identify roads, areas and regions that are particularly at risk, it is necessary to understand the cause-and-effect mechanisms in advance. This is also an essential prerequisite for adapting existing and future transport infrastructure to challenges posed by climate change and extreme weather events. It further facilitates the development of recommendations for achieving a climate-resilient infrastructure. In order to meet the need to provide a climate-resilient transport infrastructure, the research project initially set itself the goal of analysing damage caused to federal trunk roads in North Rhine-Westphalia and Rhineland-Palatinate as a result of the flood disaster in July 2021. Based on this analysis, the project aimed to provide initial recommendations for climate-adapted construction methods. The first step was to collect and review available documents on the damage identified, such as reports and images or similar. The individual cases of damage were then documented and classified. From the entirety of cases, five distinct damage cases were selected for a differentiated analysis and assessment in consultation with the contractor. The data basis for the five cases of damage was then supplemented by environmental and event data. Using all available information, finite volume and finite element models were then established to perform 3D-hydronumerical and structural-mechanical calculations based on the anticipated load of the extreme events. Based on the results of the numerical calculations and additionally obtained factors based on the available dataset, cause-and-effect mechanisms were derived for each of the five distinct damage cases. Finally, recommendations for action and measures were provided and discussed, to ensure a climate-resilient transport infrastructure.